DE3113787C2 - Rohrweiche für Beton- oder Dickstoffkolbenpumpen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft gemäß Fig. 3 ein Mehrwegeventil für Dickstoffpumpen, das ein in einem Gehäuse bewegliches Schaltorgan aufweist, welches an einem Ende wenigstens einen vor einer oder mehreren Gehäuseöffnungen beweglichen Einlaß und am gegenüberliegenden Ende vor einer Förderleitungsöffnung einen mit einer Berührungsdichtung umgebenen Auslaß aufweist, die eine Förderleitungsöffnung im Gehäuse und vorzugsweise in einer auf der Gehäuseinnenwand angeordneten Platte in allen Zwischen- und Endstellungen des Schaltorganes umgibt, wobei mit dem Ziel einer Verschleißreduzierung und der Herbeiführung dauernder Dichtigkeit vorgesehen ist, daß die als Weichdichtung (27) mit überall gleichem Querschnitt ausgebildete Berührungsdichtung zum Wischen einer ebenen und geglätteten Platten- bzw. Gehäuseoberfläche (8, 10) mit langloch- bzw. nierenförmigem Umriß (7, 9) dient, und daß die mit dem Innendruck (39) des Schaltorganes (1) beaufschlagte Weichdichtung (27) nach außen mit einem den Auslaß (6) umgebenden Flansch (16) und in Förderrichtung (24) auf der gewischten Oberfläche (32) des Gehäuses und der Verschleißplatte (12) abgestützt ist.

Description

rungsdichtung als Weichdichtung (27) ausgebildet flächen wirken. Deswegen bildet man die Dichtfläche

ist, die eine äußere, als Abstreifer beim Wischen dienende und eine innere, als Abstreifer und als Dichtung wirkende Kante (46, 47; 29, 34) oder Lippe aufweist, und daß die Weichdichtung (27) nach außen an einem den Auslaß (6) umgebenden Flansch

(16) des Schwenkkörpers (1) und in Förderrichtung (24) auf der gewischten Oberfläche (32) des Gehäuses oder der Platte (12) abgestützt ist

2. Rohrweiche nach Anspruch I₁ gekennzeichnet durch einen -».dial äußeren Stützring (37) an der Weichdichtung (27).

3. Rohrweiche nach Anspruvft 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Stützung, der auf die radial hintere Stützfläche (28) der Vv eichdichtung (27) wirkt.

4. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine stirnseitige Aussparung

(17) im Flansch (16) mit einer radial inneren Stützfläche (21) und einer dazu orthogonalen, axial äußeren Fläche (19), sowie einem axial inneren Flanschring (52).

5. Rohrweiche nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aussparung (17) ein Sitzring (20) auf der radial inneren Fläche (18) und der axial äußeren Fläche (19) abgestützt ist, und der Sitzring eine Baueinheit mit dem axial inneren Flanschring (23) bildet

Die Erfindung betrifft eine Rohrweiche für Betonoder Dickstoffkolbenpumpen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Mh den Rohrweichen gemäß der Erfindung wird der Fluß des Betons bzw. Dickstoffes aus einem Vorfüllbehälter in den jeweils ansaugenden Förderzylinder und aus dem jeweils drückenden Förderzylinder in die Förderleitung gesteuert. Soweit es sich um Zweizylinderkolbenpumpen handelt, sind der Einlaß und der Auslaß des im Takt der Kolbenhübe im Gehäuse hin- und herbewegten Schwenkkörpers durch in dem Sc-hwenkkörper ausgebildete Förderwege miteinander verbunden, welche wenigstens zum Teil zusammenfallen. Die Rohrweiche gemäß der Erfindung weist einen Auslaß auf, welcher die zumeist runde, lichte Öffnung der Förderleitung umschließt und dementsprechend seinerseits abgeeiner Berührdngsdichtung häufig nicht unmittelbar auf der Gehäuseinnenseite, sondern auf einer Platte aus, die auf der Gehäusewand angebracht ist Dennoch wird gefordert daß die Partikel keinen Verschleiß verursachen, welcher eine hinreichend lange Betriebszeit der Pumpe ausschließt oder beeil, srächtigt

Die Erfindung geht aus von einer vorbekannten Dickstoffkolbenpumpe (DE-OS 29 33 128). Hierbei weist der Schwenkkörper unterschiedliche und aufeinander abgestimmte Abstände seines Einlasses und seines Auslasses von der Achse seiner Schwenkwelle auf, die deswegen wenigstens annähernd momentenfrei ist Der Auslaß des Schwenkkörpers hat eine nierenförmige Umrißlinie, welcher die abdichtende Stirnseite der Berührungsdichtung folgt so daß diese zwar die Förderleitungsöffnung umgibt, aber deren Kanten nicht überfährt Obwohi wegen der erwähnten Momentenfreiheit der Schwenkwel-Ie entsprechend hohe Förderdrücke ,-^gelassen werden können und u. a. deswegen die vorbekannte Dickstoffkolbenpumpe außerordentlich leistungsfähig ist hat sich vor allem beim Pumpen von Beton und Mörtel die Dichtung des Schwenkkörperauslasses als schwieriges Problem herausgestellt

Zwar ist die Berührungsdichtung als Hartdichtung ausgebildet und wirkt außerdem mit einer gehärteten Oberfläche der als Verschleißschutz für das Gehäuse dienenden Platte zusammen. Dennoch gelingt es nicht, den reibenden Verschleiß der harten Bestandteile so weit zu beherrschen, daß die geforderten Standzeiten erreicht werden. Die feinen Partikel, d. h. insbesondere Sandkörner im Beton drängen sich zwischen die aufeinander abdichtenden Flächen und erzeugen auf diesen Flächen Riefen, die sich bei fortgesetztem Betrieb der Pumpe zusehends vergrößern und für den sehr beträchtlichen Verschleiß der Berührungsdichtung und der Verschleißplatte verantwortlich sind. Dieser bedingt nicht nur einen erheblichen Aufwand für die zu seiner Beseitigung erforderlichen Ersatzteile, sondern führt auch im Betrieb zu Undichtigkeiten zwischen dem •Schwenkkörperauslaß und der Förderleitungsöffnung; er gibt dadurch Anlaß zu Betriebsstörungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Rohrweiche der als bekannt vorausgesetzten Art den Verschleiß am Auslaß des Schwenkkörpers auf ein tragbares Maß zu reduzieren und dadurch an dieser Stelle die Dichtigkeit über die geforderte Standzeit zu gewährleisten.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst Zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäß als Berührungsdichtung dienende Weichdichtung wirkt in den Endstellungen des Schwenkkörpers mit ihrer auf der Oberfläche des Gehäuses und der Verschleißptette abgestützten Stirnseite abdichtend. Beim Schwenken des Schwenkkörpers wirkt die Berührungsdichtung dagegen mit ihren Kanten in jeder Schwenkrichtung als Wischer, welcher mit der geglätteten und ebenen Oberfläche des Gehäuses zusammenwirkt und dabei das Einziehen von feinen Partikeln vor die Stirnseite der Dichtung verhindert. Auf diese Weise wird die Neubildung von Riefen bei der Schwenkbewegung des Schwenkkörpers verhindert.

Die Erfindung nutzt für diese Wirkung den langloch- bzw. nierynformigen Umriß des Auslasses im Schwenkkörper, nämlich einerseits die Tatsache, daß die Umgebungskanten des Schaltorganauslasses die Kanten der Förderleitungsöffnung im Gehäuse bzw. in der Schleißplatte nicht überfahren, wodurch die Weicbdichtung nicht durch in dem Beton bzw. dem Dickstoff enthaltene und an den Kanten der Förderleitungsöffnung sitzende Steine beeinträchtigt werden kann, weiche beim Überfahren mit den Kanten des Schwenkorganauslasses zerkleinert werden müßten. Andererseits nutzt die Erfindung die Tatsache, daß die von der Weichdichtung umschlossene Gesamtfläche in den End- oder Schaltstellungen des Schwenkkörpers von der Förderleitungsöffnung ausgeht, wodurch stets die Berührungsfläche der Weichdichtung gewischt wird, bevor diese abdichtet

Die Erfindung vermeidet jeden vorzeitigen Verschleiß der Weichdichtung. Diese Wirkung läßt sich nach längeren Einsatzzeiten daran feststellen, daß die bei bestimmten Herstellungsweisen der Weichdichtung hervorgerufenen, also fertigungstechnisch bedingten Riefen in der abdichtenden Fläche der Weichdichtung in ihrer ursprünglichen Erscheinungsform noch vorhanden sind, also ke' ι meßbarer Verschleiß an der Weichdichtung entstanden ist Dieses Ergebnis ist umso unerwarteter, als infolge der Nieren- oder Langlochform des Schaltorganeinlasses bei dessen Bewegung die Berührungsdichtung an den gekrümmten oder geraden Längskanten der Teilflächen. welche zusammen die von der Weichdichtung umschlossene Gc lamtfläche ausmachen, praktisch keine Wischbewegung ausführt Diese entsteht praktisch nur an den kurzen, zumeist halbkreisförmigen Krümmungen, an denen sie jeweils für die Gesamtfläche ausgeführ; wird, woraus sich ergibt, daß die Berührungsdichtung trotz ihres überall gleichen Querschnittes auf bestimmten Teilstrecken ihrer Erstreckung entsprechend den unterschiedlichen Wirkungen auch unterschiedlich belastet ist.

Die Dichtwirkuiig entsteht durch den in axiale Kräfte umgesetzten Innendruck an einer radialen Teilfläche auf der Rückseite der Weichdichtung durch deren Abstützung im Flansch des Schwenkkörpers. Dadurch wird die Weichdichtung in Förderrichtung auf die Verschleißplatte bzw. die entsprechende Gehäusewand in Abhängigkeit vom Innendruck Vorgespannt gehalten. Gegen den Innendruck, der die Weichdichtung nach außen auf eine dort ausgebildete axiale Sitzfläche des Flansches preßt, wird die Weichdichtung mit ihrem Sitz im Flansch ,gehalten.

Zur Abdichtung u. a. der Kolbenstangen von hydraulisch beaufschlagten Zylindern sind Weichdichtungen üblich, die über den Betriebsdruck die für ihre Abdiclv tung erforderliche Dichtpressung selbst erzeugen und soweit sie nicht als O-Ringe ausgebildet sind, manschettenartige Formen mit Dichtlippen aufweisen. Diese Dichtungen werden meistens mit gesondert eingebauten Abstreiferringen geschützt welche zur Entfernung von festsitzenden Partikeln auf den Dichtflächen aus hartem Werkstoff bestehen (Zeitschrift Konstruktion im Maschinen-, Apparate- und Gerätebau, Heft 6,1968, 201, 206). Daraus ergeben sich im Vergleich- mit der

ίο Erfindung abgesehen von der unterschiedlichen Gattung auch andere Wirkungszusammenhänge.

Das gilt in entsprechendem Maße für die bei Querschiebern bekannten Abdichtungen (DE-PS 12 92 976), bei denen zur Abdichtung gegen Schüttgut ein Kunstkautschukring auf seiner dem Durchflußkanal zugewandten Innenseite eine durch eine flache Ausnehmung hinterschnittene Abstreiferlippe für das Schüttgut aufweist welche mit einem Ringbund geger Aufstülpen gesichert ist und für einen anderen Querschieber (DE-PS 9 75 163), dessen Schieberplatte mit einem aus weichem Werkstoff bestehenden Dicht:, ng mit einem Federring zusammenwirkt der den Dichtrlwg derart elastisch verformt daß dieser in allen Stellungen des Schiebers dessen Betätigungsvorrichtung gegen die mi? dem Schieber gesteuerte Flüssigkeit abdichtet

Mit dun Merkmalen des Anspruches 2 läßt sich bei extrem hohen Förderdrücken dem Auswandern der Weichdichtung zwischen die Flanschringstirnfläche und die Gegenfläche auf dem Gehäuse bzw. der Verschleißplatte entgegenwirken. Die Merkmaie des Anspruches 3 erweisen sich als nützlich, weil dadurch der Weichdichtung eine eigene Formstabilität verliehen wird, wodurch sich ein innerer Vorsprung des Flansches erübrigt der sonst für den Saugbetrieb erforderlich ist.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 5 läßt sich das Auswechseln der Weichdichtung erheblich vereinfachen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind; es zeigt

F' g. 1 eine Draufsicht auf den Auslaß eines Schwenkkörpers in einer Rohrweiche gemäß der Erfindung zur Wiedergabe des Schwenkbereiches,

F i g. 2 im Schnitt längs der Linie B-B der Γ i g. 1 und in abgebrochener Darstellung das dem Auslaß zugeordnete Ende des Schwenkkörpers und der diesem zugeordneten Teile, und

F i g. 3 in der F i g. 2 entsprechender Darstellung eine abgeänderte Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß der Darstellung der F i g. 1 wird ein Schwenkkörper 1 mit Hilfe einer nicht dargestellten Schwenkwelle, an der der Schwenkkörper über einen Arm befestigt ist um eine geometrische Achse 2 geschwenkt. Der Si-hwenkwinkel ist durch den Doppelpfeil gekennzeichnet Der Schwenkkörper verbindet in seiner Endste'iungen eine in einer Wand 3 (Fig. 2) eines Gehäuses 4 ausgebildete Förderöffnung 5 mit zwei nicht dargestellten Öffnungen abwechselnd, die die Abgabeöffnung von Förderzylindern darstellen. Diese und die Austrittsöffnung sind im radialen Abstand von der Wellenachse 2 angeordnet.

Die nicht wiedergegebene Schwenkwslle ist axial abgestützt Der jeweilige Abstand des den Zylindern zuge-

. ordneten Einlasses des Schwenkkörpers und der Abstand seines Auslass^welcher bei 6 in F i g. 2 zu erkennen ist, jeweils von der Achse der Schwenkwelle ist unterschiedlich und so gewählt, daß der Abstand des Einlasses größer als der Abstand des Auslasses ist.

Ferner ist in dem Schwenkkörper 1 die Umrißlinie des Auslasses nierenförmig, d. h, die parallelen Längskanten sind gleichförmig gekrümmt und durch kurze, konzentrisch zur umschlossenen öffnung gekrümmte Querkanten miteinander verbunden. Für die rechts wiedergegebene Schaltstellung ist dieser Verlauf strichpunktiert bei 7 in Fig. 1 wiedergegeben. Die mit einer Doppellinie strichpunktiert umgrenzte Fläche 8 wird in diesem Schaltzustand vom Austritt des Schwenkkörpers überdeckt, während im anderen, d. h. im links wiedergegebenen Schaltzustand die mit einer ausgezogenen bei 9 wiedergegebenen Linie umgrenzte Fläche 10 überdeckt ist. Die beiden Schaltzustände liegen jeweils am Ende der durch den Doppelpfeil in F i g. 1 wiedergegebenen Bewegung.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, befindet sich auf der Innenseite 11 des Gehäuses 4 eine vorzugsweise polierte Platte 12. Diese ist mit Hilfe mehrerer Senkkopfschrauben 14 mit der Gehäusewand 3 verbunden. Die Platte 12 hat ihrerseits eine Aussparung 15, welche der Förderieitungsöffnung 5 im Gehäuse 4 entspricht.

Das förderleitungsseitige Ende des Schwenkkörpers 1 trägt einen Flansch 16, der an seiner Stirnseite eine Aussparung 17 trägt. Diese hat eine radiale Fläche 18 und eine dazu orthogonal verlaufende axiale Fläche 19. Ein Sitzring 20 stützt sich mil: je einer radialen Außenfläche 21 und einer radialen Außenfläche 22 auf den Flächen 18 und 19 der Aussparung 17 ab. Er hat einen axialen Vorsprung 23 in der durch den Pfeil 24 gekennzeichneten Förderrichtung bzw. in der auf die Förderleitungsöffnung 5 weisenden Flichtung. Mit dieser axialen Außenfläche 25 stützt er eine axiale Sitzfläche 26 einer Weichdichtung 27, deren radiale Stützfläche 28 von einer entsprechenden Radialflläche des Sitzringes 20 unterstützt wird.

Die Weichdichtung 27 ist mit ihren Umrißlinien bei 9 in F i g. i wiedergegeben, in der Äusführungsform nach den F i g. 2 und 3 hat sie eine außen angeordnete Lippe 29, weiche im Bereich der Krümmungen 30 und 31 die Flächen 8 bzw. 10 wischt, die in beiden Ausführungsformen die Oberfläche 32 der Platte 12 bilden. Mindestens im Bereich der Flächen 8 bzw. 10, vorzugsweise aber auf der gesamten Innenfläche 32 ist die Oberfläche der Platte 12 eben ausgestaltet und geglättet Wird die Platte 12 weggelassen, so kann man die Innenseite 11 des Gehäuses 3 vorzugsweise nach einer Härtung polieren. Gegebenenfalls empfiehlt es sich, mindestens die Flächen 8 und 10 zu verchromen.

Anstelle des nierenförmigen Umrisses, der bei 7 bzw. 9 in F i g. i wiedergegeben ist, kann bei anderen Bauformen von Dickstoffkolbenpumpen gemäß der Erfindung auch eine langlochartige Umgrenzung der Flächen 8 bzw. 10 erhalten werden.

Während die Dichtlippe 29 radial außen angeordnet ist und nur eine Abstreiferfunktion beim Wischen der Flächen ausübt, besitzt die Weichdichtung 27 noch eine radial innere Dichtlippe 34, weiche ihrerseits als Abstreifer, aber auch als Dichtung funktioniert Gemäß der Darstellungen in den F i g. 2 und 3 ist die Weichdichtung 27 in ihrem Einbauzustand wiedergegeben, in der die Lippen 29 und 34 infolge der Einbauvorspannung der Weichdichtung 27 bereits abgeflacht sind. Erkennbar sind aber Hohlkehlen 35, 316, welche zur Bildung der Lippen dienen. Im Ausführungsbeispiel der Fig.3 ist noch ein radial äußerer Stützring vorgesehen, der aus härterem Material besteht alts die Weichdichtung 27. Für diesen Stützring kommt insbesondere ein hartgestelltes, vemetztes bzw. vernetzbares und nicht dauerthermoplastisches Kunstharz (Polyolefin) in Betracht. Die Weichdichtung 27 besteht dagegen außer aus Leder vorzugsweise aus einem Elastomer, d. h. insbesondere aus einem Stoff gummiartiger Elastizität, vor allem aus natürlichem Kautschuk, Synthesekautschuk und kautschukähnlichem Werkstoff, der auch durch Einlagen bewehrt sein kann.

Das im Inneren 39 des Schaltorganes befindliche Fördermedium 40 — gemäß dem Ausführungsbeispiel Beton — steht unter hohem Druck, der bei der Ausführungsform nach den F i g. 2 und 3 sich hinter der Lippe 34 in einer Hohlkehle 41 aufbaut und an der radialen Fläche 21 der Aussparung 17 des Flansches 16 bzw. der radialen Fläche des Sitzringes 20 ansteht. Dann belastet er die radiale Fläche 28 der Weichdichtung, die demgemäß in Richtung 24 bzw. in Richtung auf die Förderieitungsöffnung 5 vorgespannt ist. Dieser Druck stützt sich auf der axialen Fläche 43 der Aussparung 17 im Flansch 16 in radialer Richtung ab.

Nicht dargestellt ist ein die Formsteifigkeit verbessernder metallischer Stützring 37, welcher auf der radialen Fläche 28 der Weichdichtung 27 angebracht sein kann und zusammen oder auch ohne den Stützring 37 Verwendung findet. Die axial äußere Kante 46 der Weichdichtung dient als Abstreifer, während die axial innere Kante als Abstreifer und als Dichtung Verwendung findet Diese Kanten begrenzen die radial äußere Fläche 4btier Weichdichtung 27.

Im Betrieb schwenkt das Schaltorgan zwischen den beiden durch den Doppelpfeil gekennzeichneten Schaltstellungen hin und her im Takt der Kolben in den beiden Förderzylindern. Die Weichdichtung 27 ist eine Berührungsdichtung, welche die ebenen und geglätteten Verschleißplatten bzw. Gehäuseoberflächen 8 und 10 mit der in Fi g. 1 gekennzeichneten nierenförmigen Umrißlinie 7 bzw.-9 zunächst abwischt, bevor die mit dem innendruck dc5 oCnäitörgaiicä bcSüfSchmgiciι Dichciippen 34 bzw. Dichtkanten 29 abdichten, die sich auf den Flächen 8 bzw. 10 abstützen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Rohrweiche für Beton- oder Dickstoffkolbenpumpen, die einen in einem Gehäuse beweglichen Schwenkkörper aufweist, welcher an einem Ende einen vor einer oder mehreren Gehäuseöffnungen beweglichen Einlaß und am gegenüberliegenden Ende vor einer Förderleitungsöffnung einen mit einer Berührungsdichtung umgebenen Auslaß aufweist, die die Förderleitungsöffnung im Gehäuse oder einer ihm vorgelagerten Platte in allen Zwischen- und Endstellungen des Schwenkkörpers umgibt, wobei sich die mit überall gleichem Querschnitt ausgebildete Berührungsdichtung auf der ebenen und geglätteten Platten- oder Gehäuseoberfläche mit langloch- bzw. nierenförmigem Umriß bewegt und zum Andrücken mit dem Innendruck des Fördermediums im Schwenkkörper unmittelbar beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Berüh- rundete Ranken aufweist, wobei die umschlossene Fläche in allen Bewegungsphasen der Rohrweiche die Förderleitung einsehließt und folglich die Berührungsdichtung die Kanten der Förderleitungsöffnung, welche diese begrenzen, bei der Bewegung des Schwenkkörpers nicht überfährt

Im Inneren einer solchen Rohrweiche steht der Beton oder Dicksioff mit Überdruck an. Dabei ist der Innendruck entsprechend dem Druck in den FörderzyJndern

ίο bzw. dem statischen Druck in der Förderleitung auch im Ruhezustand der Dickstoffördersäule in aller Regel höher als der Druck, mit dem der Beton bzw. Dickstoff den Schwenkkörper im Vorfüllbehälter umgibt Daraus folgt, daß die Berührungsdichtung auf ihren Dichtfläc^ven in allen Betriebsphasen der Rohrweiche einen Dichtdruck benötigt der den Obertritt von Dickstoff aus dem Schwenkkörper nach außen verhindert Bei Beton und bei fast allen Dickstoffen gilt das nich? nur für die darin enthaltene Schlempe, sondern auch für Partikel, insbesondere Sandkörner, die abrasiv auf die Dicht